动脉粥样硬化（Atherosclerosis）曾一度被认为是一种现代疾病，与现代人群的生活方式密切相关。如今，动脉粥样硬化性心血管疾病（Atherosclerotic cardiovascular disease, ASCVD）及其并发症造成了巨大的疾病负担，成为全球死亡率最高的疾病之一。然而，2013年一项针对距今4000年以来全球137具木乃伊的CT调查研究显示，这种疾病在前工业时代的人群、甚至前农业时代的狩猎采集人群中就已经广泛存在。在中国的西汉马王堆女尸中也发现了冠状动脉粥样硬化的病灶。然而，对前工业时代人群罹患动脉粥样硬化的病因认识（遗传因素、环境因素）仍然不足。
由于保存了更多类型的器官与组织，与仅含骨骼的人类遗骸相比，木乃伊能够提供更为丰富的有关古代人群健康状况、营养水平以及疾病模式的信息，从而成为研究古人群的疾病谱系及其发病机制的独特窗口。目前在世界范围内所发现的木乃伊来自多个时期，可分为自发形成与人工制作两大类，其保存状态包括干燥、湿润、烟熏和冰冻等多种形式。在中国，人工制作的木乃伊主要集中于两个时期：战国至西汉，以及宋明阶段。与古埃及、欧洲等地已得到系统深入研究的木乃伊相比，东亚地区木乃伊的防腐技术与保存机制尚缺乏全面细致的科学考察。
2018年，常州市考古研究所在常州市周塘桥进行抢救性考古发掘时，出土一具南宋时期（约公元1212–1264年）的古尸，属于前述第二阶段的遗存。墓志记载显示，该古尸为男性，名为“季立之”，享年52岁。为全面解析其生物与文化信息，我们开展了多学科综合研究，包括全身CT扫描、系统性解剖、古DNA研究、稳定同位素研究，以及防腐材料鉴定等。
1、东亚地区独特的防腐技术：内脏及大脑保存完整、水银和朱砂灌肠
与古埃及木乃伊被摘除内脏及大脑的处理方式所不同，常州古尸仍然保留了完整的内脏器官和大脑。由于脱水、萎缩和重力的作用，常州古尸的内脏器官发生了变形和解剖学移位，紧贴于体腔内的背侧。CT扫描显示，常州古尸全身多处高密度信号影，在盆腔及下腹腔尤为密集。经解剖发现，该信号为体内的大量水银所造成，其主要分布于远端的肠腔内。此外，我们还在其肠腔内发现了大量的红色泥沙状物质，经过拉曼光谱检测，证实该物质为硫化汞，即朱砂。常州古尸的肠腔内未发现食物残渣或粪便，其肛门呈扩张的状态。综上，我们推测常州古尸在死后经历了水银和朱砂灌肠的精心处理措施。
出于世俗或宗教的目的，水银和朱砂在东西方都曾被用作遗体防腐剂或固定剂，但具体的实践方式各不相同。在中世纪的欧洲，死去的精英或富人会被取出内脏，并在空的体腔中填充水银和香料。虽然在马王堆女尸的组织和棺液内均检测出了“汞”这一化学元素，但水银如何被应用于防腐实践，仍然不得而知。在常州古尸的案例中，我们观察到了更具体的水银使用方式——被直接灌入远端的肠腔内。常州古尸的朱砂使用方式也与公元前3-5世纪帕兹里克文化时期的西伯利亚冰冻木乃伊以及一些欧洲木乃伊有很大的差异，这些木乃伊的朱砂通常被涂抹在皮肤表面，而不是填充于肠道内部。
2、长江下游第一个高覆盖古代全基因组揭示前工业时代ASCVD的遗传易感性
在解剖过程中，常州古尸体内可观察到若干病理改变，例如：冠状动脉窦的2处动脉粥样硬化斑块、2个钙化的肺结节、1个肾皮质囊肿、胆囊颈部泥沙状结石等。为了进一步调查该东亚地区前工业时代个体罹患动脉粥样硬化的致病因素，我们对其进行了古基因组学和古营养学研究。
我们首先利用古DNA技术，调查了常州古尸罹患动脉粥样硬化的遗传因素。通过对颞骨、牙齿、毛发进行采样并提取DNA，基于shotgun测序、全外显子组探针捕获测序、1240K探针捕获测序，我们最终获得了一个覆盖深度为12.7609×的高质量古代全基因组数据，内源性为57%左右。其Y染色体单倍型为N-F1998*（xN-Y71703），是主要分布在东亚人群中的谱系之一；其线粒体单倍型为F1f, 在东南亚频率较高。Outgroup-f3统计显示，常州古尸与新石器时代黄河中游农民（Neolithic middle Yellow River farmer-related lineages, NYR）具有高度的遗传关联。在qpAdm建模中，常州古尸可以被建模为黄河中游仰韶文化粟黍农业人群相关遗传成分和东亚南方相关谱系遗传成分的混合。成对 qpWave 分析表明，常州古尸和同时期山东和中原人群遗传没有明显差异，常州古尸与现代的江苏汉族也表现出遗传同质性。
本研究采用了多基因风险评分（Polygenic risk score，PRS）来定量评估常州古尸对某种复杂遗传疾病的患病风险，该方法主要基于对个体的多个遗传易感位点的综合考虑。PRS评分以及相应的百分位越高，常州古尸相应的遗传风险就越高。纳入选择计算的SNP（single nucleotide polymorphism）位点主要来自于基于现代人群的GWAS研究（Genome-wide association study）。不同的祖先遗传背景会显著影响心血管疾病的发病率和疾病进展。在现代ASCVD的GWAS研究中，人群差异显著影响风险预测结果。因此，考虑不同的祖先遗传成分对于计算遗传性心血管疾病风险至关重要。考虑到常州古尸的遗传背景，为了消除群体遗传背景差异所产生的偏倚，本研究采用了基于现代东亚人群的GWAS 研究中所报道的ASCVD相关SNP位点来计算患病风险。
常州古尸在以下相关表型性状方面存在较高的患病风险，对应的PRS评分及百分位如下：冠状动脉疾病（Coronary Artery Disease, CAD）（PRS=5.1, 百分位=100）、缺血性卒中（Ischemic Stroke）（PRS=10.1, 百分位= 84-100）、心肌梗死（Myocardial Infarction）（PRS=11.8, 百分位=100）、IgA肾病（IgA Glomerulonephritis）（PRS=1.37, 百分位=96-97）、肾病合综合征（Nephrotic Syndrome）（PRS=1.257, 百分位=91-96）。
3、多部位稳定同位素研究揭示前工业时代ASCVD的肉食性饮食风险因素
在讨论动脉粥样硬化的环境因素时，生活方式，尤其是饮食，是其中最重要的因素之一。大量摄入红肉和加工的肉类已被证明会增加ASCVD的患病风险。由于不同的人体组织包含了人生不同阶段的饮食信息，对这些不同组织的同位素分析有助于重建相对完整的全生命周期的饮食模式。例如，第一、第二、第三臼齿保存了从出生到大约22岁之间的营养及饮食信息，趾骨和肋骨保存了死前大约2–5年至死前10年之间的营养及饮食信息，毛发保存了临死前的营养及饮食信息（毛发生长速率约为1cm/月）。因此，我们分析了常州古尸骨骼、牙齿和头发样本的碳氮稳定同位素值，以直接客观地反映常州古尸的营养水平和饮食习惯。
常州古尸的趾骨、肋骨、牙齿和头具有相似的低δ13C值、高δ15N值, 表明其摄入的食物以C3为主，并包含较多的动物蛋白。和古代长江下游地区动物食物网现有的碳氮稳定同位素数据进行对比发现，常州古尸趾骨的δ15N值分别高于陆生食草动物（如野鹿和牛）、陆生杂食动物（如家养和野猪以及狗）和淡水动物（如淡水鱼、青蛙、鳄鱼和海龟）的δ15N 值5.2‰、5.6‰和4.6‰，比长江下游地区的海洋鱼类/动物（如金枪鱼和鲸鱼）的δ15N值低0.4‰。有趣的是，常州古尸趾骨的δ15N值与长江下游地区虎骨的δ15N值接近且相对较高（+1.8‰）, 表明常州古尸营养水平高。我们认为常州古尸摄入了大量的基于C3的陆生动物蛋白质食物。
常州古尸的营养状况从出生到成年期发生了显著变化。根据δ15N（牙本质）值从约1-4岁的显著下降，推断该个体可能在3-4岁时完成断奶。断奶后，牙本质的δ15N值急剧增加, 直到21岁左右达到最高值, 比趾骨的δ15N高，这表明常州古尸在童年和青春期比他的中年时期获得了更好的营养。肋骨的δ15N值比趾骨的δ15N 值高0.9‰, 表明他可能在晚年（超过50岁）改善了营养水平。
对常州古尸的头发样本分析显示，在死亡前3个月，常州古尸的δ15N值急剧增加（+1.6‰、12.3‰-13.9‰）, 这与生命终末期的疾病状态的情况一致，表明其并非突然死亡。如果生物体经历疾病，身体的代谢平衡将被破坏，导致分解代谢状态和负氮平衡。在这种情况下，身体会自我消耗，现有蛋白质被分解为蛋白质来源，导致体内的δ15N值升高。
总之，常州古尸稳定的碳氮同位素值提供了大量肉类摄入的重要证据。此外，其墓志铭记载 “享三牲之养”（以牛、猪和羊为食），也表明他在日常生活中经常摄入红肉。
本研究对常州古尸进行了深入全面的多学科研究，重建了其祖先遗传背景、健康状况和疾病模式。我们揭示了东亚地区一种独特的殡葬习俗和尸体防腐技术：在消化道中填充水银和硫化汞。本研究拓展了人们对东方木乃伊防腐技术的科学认识。此外，我们通过高覆盖的古代全基因组数据分析和系统的稳定同位素分析，阐述了前工业化时代东亚地区罹患ASCVD 个体的发病机制：较高的遗传易感性和大量的肉类摄入可能共同促进了疾病的发生。这对揭示古代个体动脉粥样硬化的复杂病因，并为其生物医学和社会文化背景提供历史见解具有重要意义。
复旦大学人类表型组研究院博士后王邦彦、复旦大学现代人类学教育部重点实验室博士后王睿、常州市考古研究所副所长郑铎、中国科学技术大学博士生张宝帅，为论文共同第一作者。复旦大学科技考古研究院文少卿副教授、复旦大学现代人类学教育部重点实验室王传超教授、复旦大学科技考古研究院青年副研究员生膨菲、浙江大学艺术与考古学院林留根教授、复旦大学生命科学学院人类遗传学与人类学系系主任王久存教授，为论文共同通讯作者。